吳雁斌，呂和平，梁宏杰，高彥萍，張 武

（甘肅省馬鈴薯脫毒種薯（種苗）病毒檢測及安全性評價(jià)工程中心·甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所 蘭州 730070）

馬鈴薯（L.）為茄科茄屬植物，別稱洋芋、土豆、山藥蛋等，喜光，不耐高溫，生長適宜溫度為18～23 ℃，具有耐旱、耐寒、耐瘠薄的特點(diǎn)，現(xiàn)主要栽培的品種有100 多個(gè)。作為全世界重要的非谷類糧食作物之一，在優(yōu)化人類膳食能量結(jié)構(gòu)和提高人們生活水平方面發(fā)揮很大作用，僅甘肅定西地區(qū)種植面積就高達(dá)6.67 萬hm。在馬鈴薯主糧化背景下，甘肅其他干旱、半干旱地區(qū)也在進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。馬鈴薯已經(jīng)成為半干旱地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的支柱產(chǎn)業(yè)，大大增加了農(nóng)民收入，在鄉(xiāng)村振興工作中起到十分重要的作用。地膜覆蓋可以增溫并降低土壤水分蒸發(fā)，改善土壤生態(tài)系統(tǒng)和微生物群落，防除雜草，已于全球農(nóng)作物生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。近年來也在馬鈴薯生產(chǎn)上大面積使用。研究表明，通過覆蓋地膜特別是覆蓋黑色地膜，可以有效提升馬鈴薯產(chǎn)量，優(yōu)化馬鈴薯各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，促進(jìn)馬鈴薯商品薯產(chǎn)出率上升，其主要原因是地膜覆蓋改善了馬鈴薯生長所需要的農(nóng)田小氣候。塊莖膨大期是馬鈴薯光合產(chǎn)物積累最快的時(shí)期，約60%的光合同化物是在這個(gè)時(shí)期合成的。因此，地膜覆蓋在馬鈴薯旱地種植中具有舉足輕重的作用。

會寧縣地處甘肅中部，年降水量稀少，屬于隴中半干旱區(qū)，水資源匱乏嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)刈魑锏纳L。地膜覆蓋可以增溫保濕，促進(jìn)作物生長?？茖W(xué)合理的種植密度可以使作物充分利用水分和養(yǎng)分，且提高作物產(chǎn)量。筆者以隴薯7 號原種為試材，于2019—2020 年在會寧縣漢家岔鎮(zhèn)進(jìn)行試驗(yàn)，探索不同覆蓋方式與密度互作對馬鈴薯光合特性及產(chǎn)量的影響，旨在篩選出適合甘肅省隴中地區(qū)馬鈴薯栽培最適宜的覆膜與密度組合方式，以期為馬鈴薯早熟、豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料品種為隴薯7 號原種（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供），株型半直立，主莖分枝較多，具有抗晚疫病、耐寒、高產(chǎn)等特性，現(xiàn)蕾期株高65～70 cm，地上部生長旺盛。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2020 年在甘肅省白銀市會寧縣漢家岔鎮(zhèn)進(jìn)行，該地區(qū)海拔1810 m，年平均氣溫5～15 ℃，年平均降水量286.10 mm，年蒸發(fā)量達(dá)到1800 mm，降水分布不均勻，降水月份多為7—8 月，無霜期130 d。試驗(yàn)地地勢緩平、地塊肥力充足、黃綿土結(jié)構(gòu)疏松、排水通氣良好并富含有機(jī)質(zhì)。基施尿素120 kg·hm，磷酸二銨27 kg·hm，硫酸銨225 kg·hm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素A 為壟表面用黑膜覆膜，設(shè)3 個(gè)水平：A1（全覆膜）、A2（半覆膜）、A3（不覆膜）；因素B 為栽培密度，設(shè)3 個(gè)水平：B1（60 000 株·hm）、B2（67 500 株·hm）、B3（75 000 株·hm），共設(shè)9 個(gè)處理，以A3B1 不覆膜+60 000 株·hm為對照。其中，全覆膜指壟上覆膜，地膜在壟溝底部留縫隙；半覆膜是指壟溝全覆膜，壟上半覆膜，地膜在壟頂部留縫隙，縫隙為壟上微溝，可做馬鈴薯種植帶。每處理設(shè)3 次重復(fù)，壟長6.00 m，行株距0.50 m×0.25 m，壟距0.60 m，小區(qū)面積18.00 m，在試驗(yàn)地四周，設(shè)置1.50～2.00 m 寬的保護(hù)行。為期2 年的試驗(yàn)均在4 月中旬播種，試驗(yàn)處理見表1。

表1 試驗(yàn)處理

1.4 樣品采集與指標(biāo)測定

每個(gè)處理選取健康、無病蟲害且具有代表性的植株10 株，測量株高、莖粗。株高用卷尺測定馬鈴薯莖基部至生長點(diǎn)的長度，用數(shù)顯卡尺測定莖基部第一節(jié)處的莖粗。

氣象數(shù)據(jù)測定：氣溫、降水量和相對濕度采用美國SPECTRUM WatchDog 2000 型小型氣象站測定。

馬鈴薯塊莖膨大期，測定馬鈴薯葉片凈光合速率、胞間CO濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率。09：30—11：30，用Li-6400 便攜式光合測定儀測定光合參數(shù)。選取自生長點(diǎn)向下第3～第4 片完全展開、生長良好的馬鈴薯葉片，測定光強(qiáng)為1000 μmol·m·s，CO濃度為380 μmol·mol，相對濕度為75%，每處理選取20 株測定，計(jì)算平均值。

單株薯質(zhì)量：統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)的單株薯質(zhì)量，取3次重復(fù)的平均值。單株結(jié)薯數(shù)：統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)的單株結(jié)薯數(shù)，取3 次重復(fù)的平均值。大薯率：測定每個(gè)小區(qū)單薯質(zhì)量＞50 g 的薯塊占小區(qū)產(chǎn)量的百分率，取3 次重復(fù)的平均值。產(chǎn)量：測取每小區(qū)產(chǎn)量，取3 次重復(fù)的平均值，然后折算出各處理的每hm產(chǎn)量。

經(jīng)濟(jì)效益=1 hm產(chǎn)量×收獲時(shí)當(dāng)?shù)貎r(jià)格；

增產(chǎn)效益=（處理經(jīng)濟(jì)效益-對照經(jīng)濟(jì)效益）/對照經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2020 和SPSS 20 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan 法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯生育期氣溫的變化

馬鈴薯生長的適宜溫度為18～23 ℃，由圖1 可見，試驗(yàn)區(qū)2019 年從試驗(yàn)種植到收獲，全生育期年最高氣溫為32 ℃，最低氣溫為2 ℃。2020 年全年溫度在-1～30 ℃。年平均高溫為22.37 ℃，年平均低溫為10.68 ℃。2019 年平均氣溫8.23 ℃，2020年平均氣溫為8.15 ℃，較2019 年降低0.97%。表明該地區(qū)平均氣溫較穩(wěn)定，適合馬鈴薯生長。

圖1 馬鈴薯生育期日氣溫

2.2 馬鈴薯生育期降水、蒸發(fā)量及相對濕度的分析

由圖2 可知，2019—2020 年會寧試驗(yàn)區(qū)6—8月份降水量和蒸發(fā)量較大。2019 年最大降水量為103.06 mm（8 月份），最小降水量為4.50 mm（2 月份），年降水量為43.85 mm，降水較多。7 月份蒸發(fā)量最大，為62.33 mm。2020 年最大降水量出現(xiàn)在6月份，為82.15 mm，最小降水量出現(xiàn)在1 月份，為2.49 mm，年降水量為37.70 mm，與2019 年相比降水較少；最大蒸發(fā)量為65.88 mm（8 月份），最小蒸發(fā)量為9.04 mm（1 月份）。相對濕度對植物的生長發(fā)育具有重要影響，2 年的相對濕度均表現(xiàn)為兩頭高中間低的態(tài)勢。其中，2019 年4—10 月份相對濕度在44.57%～67.97%，馬鈴薯生育期實(shí)際平均相對濕度是57.07%；2020 年4—10 月份相對濕度為39.25%～68.52%。合適的濕度可以降低病害的發(fā)生，減小對試驗(yàn)結(jié)果的影響。

圖2 馬鈴薯生育期降水、蒸發(fā)量及相對濕度

2.3 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯株高和莖粗的影響

由圖3 可知，2 種覆膜方式下的馬鈴薯株高均高于不覆膜處理，A1B2、A1B3、A2B2 和A2B3 處理株高均在100 cm 以上，且均顯著高于對照。其中，A2B2 最高，較對照提高28.57%。相同密度處理下，除A2B1 處理外，半覆膜（A2）處理種植馬鈴薯株高均高于全覆膜（A1）和對照。2 種覆膜處理下，隨著密度增加，馬鈴薯莖粗變小，其中，A1B1、A2B1、A2B2 莖粗較對照顯著升高，分別比對照處理提高42.40%、34.94%、31.05%。

圖3 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯株高和莖粗的影響（2019—2020 年）

2.4 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯生育期的影響

由表2 可以看出，不同覆膜方式與種植密度互作處理下，馬鈴薯出苗時(shí)間不相同。其中，半膜覆（A2）處理的生育期均較短，成熟期也提早。A2B2處理出苗期、膨大期、成熟期較對照分別提前8、9、11 d。

表2 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯生育期的影響

2.5 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯葉片光合作用的影響

由表3 可以看出，葉片凈光合速率表現(xiàn)為：A2B2＞A2B1＞A2B3＞A1B2＞A1B1＞A1B3＞A3B3＞A3B2＞A3B1，以A2B2 處理馬鈴薯葉片凈光合速率最大，為23.64 μmol·m·s，顯著高于對照。 所有處理的氣孔導(dǎo)度均高于對照的0.25 mol·m·s，說明覆膜方式和密度的增加都導(dǎo)致了氣孔導(dǎo)度的上升，其中A2B2 氣孔導(dǎo)度最高，為0.69 mol·m·s。不覆膜處理馬鈴薯葉片胞間CO濃度均顯著高于2 種覆膜處理，不覆膜處理之間胞間CO濃度無顯著變化；以A3B1 處理胞間CO濃度最高，A2B2 處理胞間CO濃度最小，為267.59 μmol·mol。不覆膜處理蒸騰速率均顯著高于覆膜處理，且同一覆膜方式下，隨著密度增大蒸騰速率變大，A3B3 蒸騰速率最高，較A2B1 蒸騰速率提高20.85%。

表3 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯葉片光合作用的影響（2019—2020 年）

2.6 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯單株產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

由表4 可以看出，在相同覆膜種植方式下，馬鈴薯單株薯質(zhì)量均在種植密度為67 500 株·hm時(shí)最大。密度越大，單株薯質(zhì)量反而降低。A1B2、A2B2、A2B3 處理單株薯質(zhì)量均高于其他處理，分別為4.60、4.69、4.26 kg。A1B2 處理單株結(jié)薯數(shù)最多，A1B2 處理的單株結(jié)薯數(shù)顯著高于其他處理和對照（除A2B2 外），較對照提高61.96%。A2B2 產(chǎn)量最高，為50 136 kg·hm，且顯著高于其他處理（除A1B2 外）。各處理產(chǎn)量從高到低依次為 ：A2B2＞ A1B2＞ A2B1＞A2B3＞A1B3＞A1B1＞A3B3＞A3B2＞A3B1。

表4 不同覆膜方式與種植密度互作對馬鈴薯單株產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響（2019—2020 年）

2.7 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

大薯率是衡量馬鈴薯能夠作為商品薯進(jìn)入市場的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。由表5 可以看出，2 種覆膜情況下，大薯率均達(dá)到69.68%以上，其中，A1B2 和A2B2 處理大薯率均達(dá)80%以上。覆膜處理增效高于不覆膜處理，其中，A2B2 處理經(jīng)濟(jì)效益達(dá)50 136 元·hm，增產(chǎn)效益達(dá)94.17%。由于半覆膜處理下馬鈴薯幼苗出苗點(diǎn)位置剛好在2 張黑膜的接縫處，其出土后不需要進(jìn)行人工放苗，減少了勞動力投入，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度。因此，綜合產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，A2B2 處理較適合在該地區(qū)大面積示范。

表5 不同處理對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響（2019—2020 年）

3 討論與結(jié)論

干旱及半干旱地區(qū)約占地球陸地面積的41%，生產(chǎn)了全球一半以上的糧食。降水量有限、季節(jié)性缺水和旱地蒸發(fā)量過大都限制了作物產(chǎn)量。作為減少土壤水分蒸發(fā)和保持土壤水分的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，地膜覆蓋在全球農(nóng)作物生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。許多研究表明，地膜覆蓋對提高作物產(chǎn)量至關(guān)重要。有研究表明，地膜覆蓋能使馬鈴薯產(chǎn)量增加57%～78%，玉米產(chǎn)量增加30%～107%，小麥產(chǎn)量增加10%～15%，地膜覆蓋技術(shù)對提高糧食產(chǎn)量和確保糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。地膜覆蓋有利于改變土壤溫度和濕度，起到增溫保墑的作用。研究表明，馬鈴薯幼苗期和成熟期土壤水分和溫度是影響其生長的主要環(huán)境因子，可以促進(jìn)馬鈴薯提早發(fā)芽、開花并縮短生育期。覆膜可使作物幼苗的出苗時(shí)間適當(dāng)提前，刺激莖葉延展和苗期壯苗。通過覆蓋秸稈等各種覆蓋物，可促進(jìn)馬鈴薯結(jié)薯、增產(chǎn)，提高商品薯率。研究地膜全覆膜方式和覆膜時(shí)期對馬鈴薯生長的效果表明，全膜覆蓋較露地栽培馬鈴薯增產(chǎn)35.30%。馬鈴薯生長好壞與種植密度也密切相關(guān)，隨馬鈴薯栽培密度的增加，植株的株高呈現(xiàn)顯著增高的趨勢。也有研究表明，隨著田間種植密度的提升，馬鈴薯株高有所降低，但莖粗增加，馬鈴薯種植密度為5.25 萬～8.20 萬株·hm時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高。本研究結(jié)果表明，A2B2 處理可提早馬鈴薯出苗時(shí)間8 d 以上，收獲期提前11 d以上。2 種覆膜方式下馬鈴薯株高均高于不覆膜處理，其中A2B2 最高，較對照提高28.56%。相同密度處理下，除A2B1 處理外，半覆膜（A2）處理種植馬鈴薯株高均高于全覆膜（A1）和對照。半覆膜種植馬鈴薯株高最高，2 種覆膜處理，隨著密度增加莖粗變小。其中，A2B1 處理莖粗最大，顯著高于不覆膜處理。從形態(tài)指標(biāo)看，覆膜處理植株生長健壯，株高、莖粗等性狀均優(yōu)于對照，該結(jié)果與何曉明等、譚小琴等的研究結(jié)果一致。分析原因，可能是該地區(qū)屬于半干旱地區(qū)，降水量少，覆膜處理具有保墑作用，水分蒸發(fā)較少，多數(shù)水分能高效被植株吸收，覆膜也可以有效改善土壤環(huán)境，使馬鈴薯植株生長健壯，這也是覆膜和種植密度互作的結(jié)果。

光照在植物生長發(fā)育過程中具有重要作用，地面覆蓋地膜可以將太陽輻射反射到植物葉片背面，從而提高其光合效率，進(jìn)而使植物產(chǎn)量增加。許麗婷等研究表明，與對照相比，覆膜種植馬鈴薯可提高光合速率、氣孔導(dǎo)度，降低蒸騰速率。本試驗(yàn)結(jié)果表明，A2B2 處理馬鈴薯葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度均最大，A3B1 處理胞間CO濃度表現(xiàn)最高，不覆膜處理胞間CO濃度均高于覆膜處理；其中，A2B2處理胞間CO濃度最小。不覆膜處理的蒸騰速率均顯著高于覆膜處理，且同一覆膜方式下，隨著密度增大蒸騰速率變大，A3B3 蒸騰速率最高，該結(jié)果與許麗婷等的研究結(jié)果一致。

單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量是構(gòu)成產(chǎn)量的基本要素。王亞宏等研究認(rèn)為，通過對露地覆蓋不同的保護(hù)物可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，其產(chǎn)量增加主要是由于提高了單株結(jié)薯數(shù)。謝小雙等研究認(rèn)為，馬鈴薯栽培過程中，覆蓋栽培可以增產(chǎn)，且植株形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)等顯著高于露地種植。徐康樂等研究認(rèn)為，覆蓋物有利于促進(jìn)馬鈴薯生長、提高商品率和產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)效益是決定一個(gè)新的替代技術(shù)是否被未來半干旱馬鈴薯栽培區(qū)農(nóng)業(yè)接受的關(guān)鍵，產(chǎn)量的提高直接為獲得更高經(jīng)濟(jì)效益打下物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明，與對照相比，不同覆蓋方式與種植密度互作較單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量均有所增加，單株產(chǎn)量的增加為增產(chǎn)提供了有力的保障，A1B2 處理單株結(jié)薯數(shù)最高，A2B2 處理單株薯質(zhì)量、大薯率、產(chǎn)量均最高。該結(jié)論與趙沛義等的研究結(jié)論一致。另外，相比較全覆膜，本試驗(yàn)中采用半覆膜種植方式，半膜覆蓋還可在抑制田間雜草的前提下，不用人工放苗，極大地減輕了田間管理勞動強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本，該結(jié)論與黃凱等的研究結(jié)論一致。

綜上所述，A2B2 處理較對照可提早馬鈴薯出苗時(shí)間8 d 以上，收獲期提前11 d 以上；促進(jìn)馬鈴薯株高增加，增強(qiáng)光合作用，顯著提高產(chǎn)量。因此，A2B2（半膜覆蓋+播種密度為67 500 株·hm）處理可作為最適宜隴中半干旱區(qū)馬鈴薯高效種植模式，進(jìn)而達(dá)到馬鈴薯豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和早熟的效果。